بهینهسازی تشویه مغناطیسی هماتیت کمعیار با متان بهعنوان عامل احیا در رآکتور بستر ثابت: مدیریت پارامترهای احیا و تحلیل کیفیت کنسانتره مغناطیسی
Keywords:
تشویه مغناطیسی, هماتیت کمعیار, گاز متان, جدایش مغناطیسیAbstract
فولاد بهعنوان یک ماده استراتژیک، ستون اصلی بسیاری از صنایع زیربنایی و توسعهای به شمار میرود و تولید آن به طور مستقیم به منابع سنگآهن وابسته است. با کاهش ذخایر پرعیار و افزایش استخراج ذخایر هماتیتی با عیار پایین (کمتر از 45 درصد آهن کل)، بهبود فناوریهای فرآوری این منابع اهمیت یافته است. هماتیت به دلیل خاصیت مغناطیسی ضعیف و حضور ناخالصیهای مزاحم، معمولاً نیازمند فرآیندهای پیشاحیا برای ارتقای کیفیت و بازیابی مؤثر آهن میباشد. در این پژوهش، فرآیند تشویه احیایی هماتیت با استفاده از گاز متان بهعنوان عامل احیاکننده در محدوده دمایی 500 تا 650 درجه سانتیگراد مورد بررسی قرار گرفت و تأثیر این پارامتر بر ساختار، ویژگیهای مغناطیسی و کیفیت محصول نهایی ارزیابی شد. نمونه اولیه از یک معدن در استان فارس با عیار آهن کل 55/30 درصد و کانی باطله غالب کوارتز انتخاب گردید. پس از آمادهسازی و انجام تشویه در راکتور بستر ثابت، نتایج XRD نشان داد که تبدیل هماتیت به مگنتیت در دمای 600 درجه سانتیگراد بهخوبی انجام شده و افزایش دما به 650 درجه میتواند سبب تشکیل وستیت و افت خاصیت مغناطیسی شود. همچنین آنالیز مغناطیسسنجی VSM افزایش اشباع مغناطیسی نمونه احیا شده را در دمای 600 درجه تأیید کرد. بررسی ریزساختار توسط SEM-EDS نیز نشان داد ساختار متخلخل و ریزترکهای بهوجودآمده در محصول احیا، شرایط مساعدی برای خردایش و جدایش مغناطیسی فراهم نموده است. نتایج آزمایشات دیویس تیوب در ابعاد زیر 200 و زیر 400 مش حاکی از آن بود که خردایش تا ابعاد زیر 400 مش همراه با دمای بهینه 600 درجه، بالاترین بازیابی (88 درصد) و بیشترین عیار آهن (65.12 درصد) را در کنسانتره نهایی به همراه داشته است. در نهایت کاهش چشمگیر مقادیر سیلیس و گوگرد در محصول نهایی بهعنوان یک مزیت کیفی فرآیند ارزیابی شد. این تحقیق نشان میدهد که استفاده از متان در شرایط کنترلشده دمایی میتواند بهعنوان روشی اقتصادی و مؤثر برای بهبود فرآوری ذخایر هماتیت کمعیار توسعه یابد و قابلیت گسترش به مقیاس صنعتی را داشته باشد.
Downloads
References
]1[ Y. Cao, Y. Sun, P. Gao, Y. Han, and Y. Li, "Mechanism for suspension
magnetization roasting of iron ore using straw-type biomass reductant,"
International Journal of Mining Science and Technology, vol. 31, no. 6, pp. 1075-
1083, 2021.
]2[ J. Jin, X. Zhu, P. Li, Y. Li, and Y. Han, "Clean utilization of limonite ore by
suspension magnetization roasting technology," Minerals, vol. 12, no. 2, p. 260,
2022.
]3[ W. Li, J. Chen, W. Zhou, Y. Han, and Y. Shan, "Effect of bastnaesite as reductant
on hematite reduction during in-situ suspension magnetization roasting of refractory
iron ore under neutral atmosphere," International Journal of Mining Science and
Technology, vol. 32, no. 4, pp. 877-886, 2022.
]4[ Y. Li, Q. Zhang, S. Yuan, and H. Yin, "High-efficiency extraction of iron from early
iron tailings via the suspension roasting-magnetic separation," Powder Technology,
vol. 379, pp. 466-477, 2021.
]5[ X. Liu, P. Gao, S. Yuan, Y. Lv, and Y. Han, "Clean utilization of high-iron red mud
by suspension magnetization roasting," Minerals engineering, vol. 157, p. 106553,
2020.
]6[ E. R. Monazam, R. W. Breault, R. Siriwardane, G. Richards, and S. Carpenter,
"Kinetics of the reduction of hematite (Fe2O3) by methane (CH4) during chemical
looping combustion: A global mechanism," Chemical Engineering Journal, vol. 232,
pp. 478-487, 2013.
]7[ Y. Sun, X. Zhang, Y. Han, and Y. Li, "A new approach for recovering iron from iron
ore tailings using suspension magnetization roasting: A pilot-scale study," Powder
Technology, vol ,361 .pp. 571-580, 2020.
]8[ S. Yuan, H. Xiao, R. Wang, Y. Li, and P. Gao, "Improved iron recovery from lowgrade iron ore by efficient suspension magnetization roasting and magnetic
separation," Minerals Engineering, vol. 186, p. 107761, 2022.
]9[ S. Yuan, Q. Zhang, H. Yin, and Y. Li, "Efficient iron recovery from iron tailings
using advanced suspension reduction technology: A study of reaction kinetics, phase
transformation, and structure evolution," Journal of Hazardous Materials, vol. 404,
p. 124067 .2021 ,
]10[ S. Yuan, W. Zhou, Y. Han, and Y. Li, "Individual enrichment of manganese and iron
from complex refractory ferromanganese ore by suspension magnetization roasting
and magnetic separation," Powder Technology, vol. 373, pp. 689-701, 2020.
]11[ H .Zhang, P. Zhang, F. Zhou, and M. Lu, "Application of multi-stage dynamic
magnetizing roasting technology on the utilization of cryptocrystalline oolitic
hematite: A review," International Journal of Mining Science and Technology, vol.
32, no. 4, pp. 865 .2022 ,876-
]12[ Q. Zhang, Y. Sun, Y. Han, Y. Li, and P. Gao, "Effect of thermal oxidation
pretreatment on the magnetization roasting and separation of refractory iron ore,"
Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review, vol. 43, no. 2, pp. 182-187 ,
.2022
]13[ X. Zhang, P. Liu, P. Gao, W. Li, Y. Han, and Y. Li, "A clean and green technology
for iron extraction from refractory siderite ore via fluidization self-magnetization
roasting," Powder Technology, vol. 444, p. 119993, 2024.
]14[ X. Zhang, Z. Niu, Q. Zhang, Y. Yuanxing, P. Gao, and Y. Han, "Efficient
development of ultra-low-grade iron ore by hydrogen-based mineral phase
transformation: Magnetic transition, phase transformation, and microstructure
evolution," International Journal of Hydrogen Energy, vol. 97, pp. 757-765, 2025.
]15[ B. Zhao, P. Gao, Z. Tang, and W. Zhang, "The efficient improvement of original
magnetite in iron ore reduction reaction in magnetization roasting process and
mechanism analysis by in situ and continuous image capture ",Minerals, vol. 11, no.
6, p. 645, 2021.
]16[ س. راه کان and م. نصیری سرو ی, "بررسی روش تشویه مغناطیسی با گاز شهری به عنوان کاهنده در فرآوری
باطله های خط جداسازی مگنتیت جهت فرآوری آهن," the at presented چهارمین کنفرانس ب ین المللی و
هشتمین کنفرانس ملی مواد، متالورژی و معدن, .1403 :Available .]Online[
.https://civilica.com/doc/2230982
]17[ ک. وزیرنظام ی and م. نصیری سروی, "احیای هماتیت به مگنتیت با استفاده از فرآیندهای اکسیداسیون، تشویه
احیایی و جدای ش مغناطیسی," the at presented دومین کنفرانس مل ی و اولین کنفرانس بین المللی چالش
های محیط زیست: صنعت و معدن سبز, .1403 :Available .]Online[
